Что такое водородная энергия и как водородная энергия преобразуется в электричество сохранить энергию будущего

Из всех элементов, существующих во Вселенной, водород считается очень распространенным. Водород обладает высокими свойствами, включая бесцветность, безвкусность и невидимость, что делает его предметом горячего заинтересованности. Он тоже может быть преобразован в возобновляемый, экологично чистый энергоресурс с нулевым уровнем выбросов. Он считается краеугольным камнем новой энергетической экономики. Поиски водородной энергии начались еще во второй половине 70-ых годов восемнадцатого века британским ученым Генри Кавендишем.

Впервые он выделил водород как отдельный элемент после того, как получил водородный газ путем воздействия соляной кислоты на металлический цинк. Генри Кавендиш сделал еще одно превосходное открытие во время демонстрации в Английском королевском обществе, когда он поднес искру к газообразному водороду, из-за чего появилась вода. Это историческое мероприятие привело его к выводу, что вода (H2O) состоит из водорода и кислорода. С той поры водородные технологии развивались семимильными шагами, и сейчас они применяются в качестве энергетического источника для питания автомобилей, электрических систем и производства чистой воды.

Водородная энергия по требованию.

Водород — Самый аскетический и наиболее популярный элемент во Вселенной. Он не попадается в природе. Хотя он существует буквально повсюду — в воздухе, в космосе, в земля — он не всегда бывает один. Его можно получить в комбинировании с другими элементами, например как вода. Вода состоит из водорода и кислорода. Это значит, что она обычно комбинируется с другими элементами, что делает нужным ее извлечение и преобразование для превращения в полезный энергетический источник. Водород также встречается во многих органических соединениях, к примеру, в углеводородах, из которых получаются такие разновидности топлива, как газ, бензин, пропан и метанол. Самой существенной проблемой в применении водорода считается его добыча в чистом виде.

Химсостав водорода максимально прост — один атом состоит лишь из протона и электрона. В газообразной форме он может быть сожжен в качестве топлива. Его можно хранить в энергетических ячейках, которые вырабатывают взрывную энергию и приводят в движение ракеты и космические корабли. Он летуч и возгораем, и очень, очень мощный.

Водород можно хранить в криогенном (замороженном) виде или в контейнерах со сжатым воздухом в качестве газа. Для хранения больших объемов водорода необходимо много места. Связывают это с тем, что молекулы находятся далеко друг от друга, а сам газ весит мало, что делает его очень распыленным. Чтобы поместить в баллон такое же кол-во водорода, как, к примеру, бензина, требуется намного довольно тяжелый контейнер.

Как водородная энергия превращается в электричество?

Газоводород — элитное и не простое в производстве топливо, поскольку его стоит отделить от элемента, к которому он прикрепляется. Для получения газообразного водорода часто необходимо много энергии, что делает его очень дорогим энергетическим источником. Есть несколько вариантов отделения водорода от элементов-компаньонов.

Водородная система аккумулирования энергии для ВИЭ

Перед тем как мы будем рассматривать, как водород превращается в электричество, будет не лишне выяснить, как производится водород. Водород производится 2-мя основными методами: паровым риформингом и электролизом (обычно называемым расщеплением воды).

Паровой риформинг

Данный метод дает возможность получать водород из углеводородного топлива, такого как метан, нефть, возобновляемое жидкое топливо, газифицированная биологическая масса, газифицированный уголь и газ. В этом процессе изготовления водорода применяется технологическое устройство, называемое риформером. В реформере пар реагирует с углеводородным топливом при завышеных температурах, из-за чего образуется водород. Сегодня более 90% газообразного водорода производится при помощи метода парового риформинга.

Электролиз

Электролиз — это метод, использующий постоянный ток (DC) для запуска химреакции. Во время изготовления водорода электролиз разлагает воду и расщепляет ее на важные элементы, которыми являются водород и кислород, при помощи переменного тока. Электричество, применяемое в процессе электролиза, может быть получено из ископаемых видов топлива, например как нефть, газ, уголь или углеводороды.

Преобразование водорода в электричество

Очень хорошим способом изменения водорода в кислород считается применение топливного элемента. Топливный элемент видоизменяет химическую энергию в электрическую. Топливный элемент позволяет водороду и кислороду смешиваться в электрохимической реакции. В результате вырабатывается электричество, вода и тепло. Топливные детали имитируют аккумуляторы, поскольку они оба преобразуют энергию, получившуюся в результате электрохимической реакции, в полезную электроэнергию. Но все таки, топливный элемент будет вырабатывать электрическую энергию до той поры, пока доступно топливо, по большей части водород.

Топливные детали представляют собой потенциальную технологию для применения как источник электрической энергии и тепла для зданий. Это также перспективный энергетический источник для электрических и гибридных ТС. Топливные детали лучше всего работают на чистом водороде. Однако остальные виды топлива, например бензин, метанол или газ, могут быть реформированы для получения водорода, требуемого для топливных элементов.

Благодаря быстрому развитию технологий водород может встать в один ряд с электричеством в качестве крайне важного энергоносителя. Носитель энергии передает энергию потребителю в готовом к применению виде. Некоторые возобновляемые источники энергии, например ветер и солнце, возможно, не могут вырабатывать энергию круглые сутки, но могут делать водород и электрическую энергию и хранить их для будущего применения.

Преимущества водородной энергии

Экологично чистый

Тяжело найти источник топлива, который бы подходил наименованию "нетоксичный". Водород — нетоксичный вид топлива, поскольку он не выделяет вредных газов в среду которая нас окружает. Некоторые источники топлива, например бензин, уголь, нефть и ядерная энергия, являются ядовитыми и применяются в районах с опасной внешней средой. В действительности, при горении водорода единственным побочным продуктом считается пар перегретый, который не считается ядовитым. Поскольку водород дружелюбен к матери-природе, он может применяться в местах, где остальные виды топлива не могут работать.

Это возобновляемый энергетический источник

Водорода много буквально повсюду, а это означает, что он считается неиссякаемым энергетическим источником. Другие источники топлива, например нефть, газ и уголь, считаются невозобновляемыми, что значит, что в определенный момент они исчерпаются. Водород — это один из источников энергии, который может генерироваться по требованию.

Что такое водородная энергия и как водородная энергия преобразуется в электричество сохранить энергию будущего

Он мощный и хороший

Методы, используемые для изготовления водорода, дают возможность получить мощный и хороший энергетический источник. Мощность и результативность водорода являются основой его применения в ракетах и космических кораблях. Его также используют в космических кораблях, поскольку он не производит тепличных газов. По данным статистики, водород в 3 раза мощнее бензина и остальных ископаемых источников топлива, что значит, что он может достичь большего с небольшими расходами.

АО «Энергия глубин» о перспективах водородной энергетики

Имеет крайне важное использование в промышленности связанной с добычей нефти и газа

Водород применяется для переработки сырой нефти в очищенное топливо, такое как дизтопливо и бензин. Водород также применяется для удаления опасных веществ, например как сера, из таких видов топлива. Другие отрасли также применяют водородное топливо, к примеру, химическое производство, пищевая промышленность, рафинирование металлов и производство электроники.

Минусы водородной энергии

Тяжело хранить

Водородная энергия еще не полностью изучена, поэтому сфера услуг хранения и поддержки не получила широкого развития. Молекулы водорода очень мелкие, что делает водород более чувствительным к утечке. Это значит, что его следует сохранять при большом давлении, чтобы дать ему достаточную энергетическую плотность. В собственной природной форме водород летуч и очень легко загорается, что существенно затрудняет его перевозку.

Он относительно дорогой

Не обращая внимания на то, что водород легко доступен, процесс его добычи, такой как электролиз, чрезвычайно дорог. Основная причина данного заключена в том, что очень тяжело отделить его важные элементы, например водород и кислород. Не обращая внимания на то, что водородные топливные детали очень часть применяются в гибридных автомобилях, это по карману не каждому. Ученые работают над созданием технологий, которые могли бы существенно облегчить получение водорода, но до той поры цена останется высокой.

Все еще положено на ископаемое топливо

Водород считается возобновляемым ресурсом и не оказывает влияния на внешнюю среду. Однако разграничение элементов водорода в процессе изготовления все также зависит от ископаемых видов топлива, например как нефть, уголь и газ. Ископаемое топливо привносит очень большой депозит в выброс тепличных газов.

Водород летуч и очень легко загорается

Летучесть и высокая возгораемость водорода осложняют его перевозку к конечному потребителю. Оригинальная характеристика, которая делает его трудным для хранения, также делает его сложным для перевозки. Водород по большей части транспортируется на рынок по трубопроводам или в танкерах. Автомобильные цистеры доставляют водород на рынок в сжиженном или сжатом состоянии. Данный процесс приводит к утечкам водорода.

Хотя водород не получил большого распространения из-за собственной большой цены и недостаточной практичности с точки зрения отсутствия сферы услуг для его поддержки, исследователи прогнозируют, что он догонит электричество в качестве энергоносителя. Связывают это с тем, что он изготавливается из возобновляемых источников энергии и почти что не загрязняет внешнюю среду. Свойство нулевого выброса делает его прекрасным топливом для самолетов, отопления домов и источником автомобильного топлива с нулевым выбросом.

Ссылки: EIA